在综合实践活动中，科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置，如图*所示，电源电压恒为16V，R0为定值电阻，...

问题详情：

在综合实践活动中，科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置，如图*所示，电源电压恒为16V，R0为定值电阻，L为额定电压是2.5V的小灯泡，其I﹣U关系的部分数据如图乙所示，AB为长14cm、阻值60Ω粗细均匀的电阻丝（电阻丝的阻值与长度成正比），OP为质量、电阻均不计的金属细杆，下端连接一个重2N的圆球P．闭合开关S，无风时，OP下垂并与A端接触，此时电流表示数为0.2A；有风时，OP绕悬挂点O转动，风对球的作用力F方向始终水平向右，已知OA为10cm，OP始终与AB接触良好且无摩擦；求：

（1）电流表示数为0.2A时，灯泡的电阻为　5　Ω；

（2）无风时R0消耗的电功率。

（3）为保护电路，允许风对球施加的最大作用力。

【回答】

（1）5；

（2）无风时R0消耗的电功率为0.6W。

（3）为保护电路，允许风对球施加的最大作用力为1.4N。

（1）由图可知，灯泡、定值电阻R0和电阻丝串联；

因串联电路电流处处相等，所以，当电流表示数为0.2A时，通过灯泡的电流为0.2A，

由图乙可知此时灯泡两端的电压为1V，

则根据I可得，灯泡的电阻：RL5Ω；

（2）无风时，OP下垂并与A端接触，电阻丝接入阻值最大为60Ω，

根据I可得，电阻丝两端的电压：UAB＝IRAB＝0.2A×60Ω＝12V，

根据串联电路中总电压等于各分电压之和可得，R0两端的电压：

U0＝U﹣UL﹣UAB＝16V﹣1V﹣12V＝3V，

则此时R0消耗的电功率：P0＝U0I＝3V×0.2A＝0.6W；

（3）根据I可得R0的阻值：R015Ω；

由于灯泡的额定电压为2.5V，则电路中最大电流等于灯泡正常工作时的电流，由图乙可知最大电流为I′＝0.3A，此时风对球的压力最大，OP绕O转动的角度最大，设此时OP与AB的接触点为C，

则根据欧姆定律可得，R0两端的电压：U0′＝I′R0＝0.3A×15Ω＝4.5V，

因串联电路中总电压等于各分电压之和，

所以RBC两端的电压：

UBC＝U﹣U额﹣U0′＝16V﹣2.5V﹣4.5V＝9V，

根据I可得此时电阻丝连入电路的电阻：

RBC30Ω；

由于电阻丝的电阻与电阻丝的长度成正比，则：，

所以，BCAB14cm＝7cm，

则AC＝AB﹣BC＝14cm﹣7cm＝7cm，

如右图，把OP视为一根杠杆，F的力臂为OD，G的力臂等于PD，

根据杠杆平衡条件可得：

F×OD＝G×PD，

则：；

由于△OAC∽△ODP，根据相似三角形的知识可得：

，

所以，，

则：F2N＝1.4N。

知识点：九年级下

题型：计算题